Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T10:45:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_SimoneGoncalvesde_M.pdf: 3805652 bytes, checksum: 8b1a4cc53b1b8005bdadd9b629bab628 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: No mundo moderno em que vivemos, devido à acirrada competição no mercado automotivo, surge à necessidade de um motor cada vez mais econômico, necessidade esta agravada pela competição internacional com os mercados asiáticos. Assim, acelera-se não apenas a corrida pelo aumento de qualidade e redução de custo dos produtos, mas também para as questões ambientais, como a redução das emissões de gás carbônico e de consumo de combustível. Sabe-se que, quanto maior o veículo, maior é o seu impacto sobre o consumo de combustível. O peso, por exemplo, é o fator mais importante nas emissões de CO2. Considerando que os metais são mais pesados que os plásticos, existe um grande interesse na substituição de peças metálicas por poliméricas. O objetivo geral deste trabalho foi selecionar plásticos de engenharia ou compósitos de matriz polimérica para aplicação em coletores de admissão de gases de motores a diesel. Para tanto, foi elaborada uma matriz de decisão, onde foram avaliadas as principais características necessárias para essa peça específica, que atualmente é constituída pela liga de alumínio fundida. As seguintes características foram consideradas importantes na montagem da matriz de decisão: resistência mecânica à tração e ao impacto; densidade; resistência ao calor; resistência química aos combustíveis; processabilidade por injeção; custo e disponibilidade. Como substitutos ao alumínio fundido foram escolhidos os seguintes materiais: Poliamida 66 sem reforço (PA 66); Poliamida 66 com reforço de 30% fibras de vidro e sem termoestabilizante (PA 66 30 FV - ST); Poliamida 66 com reforço de 30% fibras de vidro com termoestabilizante (PA 66 30 FV - CT); Poliftalamida com 33% de fibras de vidro (PPA 33 FV) e Acetal (PPO). Uma primeira seleção foi feita com dados obtidos na literatura, restando como candidatos mais promissores o PA 66 30FV ST, PA 66 30 FV com CT e o PPA 33 FV. Para esses três plásticos de engenharia foram realizados ensaios de caracterização como: avaliação das propriedades mecânicas; térmicas; resistência ao calor. Chegou-se à conclusão que o PA66 30FV CT é o material mais adequado para a substituição proposta. Finalmente, foi obtido um modelo da peça estudada (coletor de admissão) por prototipagem rápida, para auxiliar nas etapas posteriores deste trabalho, que será o desenvolvimento da matriz de injeção / Abstract: In the modem world where we live, due to incited competition in the automobilist market, emerges the necessity an engine much more economic and il is worsen by the international competition with the Asian markets. Thus, accelerate not only the race for the raise of the quality and cost reduction of products, but also for the environment topics, such as the reduction of the carbonic gas emissions and fuel consumption. It is known that, as bigger the vehicle is, bigger will be the impact of the fuel consumption. The weight, for example, is the most important factor in the CO2 emissions. Concerning that the metals are heavier than plastics, a great interest in the replacing the metallic parts for polymers exists. The general objective of this work was to select of engineering plastics or composites of polymeries matrix for application in the intake manifold of diesel engines. For this reason, a decision matrix was elaborated where the main necessary characteristics for this specific part had been evaluated, currently is the casting aluminum alloy. The following characteristics had been considered important in the decision matrix: mechanical resistance to the tensile and the impact, density, thermal resistance, chemical resistance to the fuels, injection process, cost and availability. As substitute to casting aluminum the following plastics or composites had been chosen: Polyamide 66 without reinforcement (PA66J, Polyamide 66 with 30% glass fiber reinforcement and without heat stabilizer (PA66 30 GF - CT), Polyamide 66 with 30% glass fiber reinforcement with heat stabilizer (PA 66 30 FV - ST), Poliftalamide with 33% of glass fiber (PPA 33 FV) and Acetal (PPO). A first stage was made with data gotten in literature, remaining as three more promising candidates PA 66 30FV without heat stabilizer, PA 66 30 FV with heat stabilizer and PPA 33 FV. For these three engineering plastics had been carried through characterization tests: evaluation of the mechanical and thermal properties, resistance to the heat. As conclusion, the PA66 30FV with heat stabilizer is the material that more adjusted for the replacement proposal. Finally a model of the studied part (Intake Manifold of Diesel Engine) for rapid prototyping was gotten, to assist the next stage of this work, whit will be the development of the injection matrix / Mestrado / Materiais / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_FabioNascimentoda_M.pdf: 13157532 bytes, checksum: a38511af5177cdc18e57a550ec41bfe5 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo do presente trabalho consiste em avaliar a degradação térmica de poliamida-12 obtida como resíduo de processos de prototipagem rápida por via pirolítica para obtenção de produtos líquidos e gasosos que possam ser usados como insumos e para a geração de energia em indústrias. Foram utilizadas diferentes configurações no leito fluidizado, alterando parâmetros de temperatura, velocidade de fluidização e altura do leito de inerte. A poliamida-12 é utilizada em máquinas de prototipagem rápida para confecção de moldes e peças. Após cerca de 250 horas de utilização, o material perde suas características originais sendo, então, descartado. O descarte da poliamida é feito armazenando o material em tambores até que seja elaborada uma solução alternativa. O estudo da pirólise de poliamida-12 apontou que o material é convertido em gás e produto líquido, não sendo gerado resíduo sólido após o processo. O gás gerado possui concentrações consideráveis de H2 e N2. Foi demonstrado que baixas velocidades de fluidização e elevadas temperaturas favorecem a formação de gás, contudo, a altura do leito fixo não influenciou de maneira significativa os resultados. O estudo comprova a aplicabilidade da reciclagem de PA-12 por processos de pirólise, gerando basicamente gás de síntese. Palavras Chave: Poliamida-12, pirólise, reciclagem, pirólise de polímeros / Abstract: The aim of this work is to evaluate the thermal degradation by pyrolysis of polyamide-12 obtained as residue from rapid prototyping processes for generation of liquids and gaseous products that should be used as supplies and to energy generation on industries. Were utilized different bed's configurations, changing parameters as temperature, fluidization air speed and inert bed's height. The polyamide-12 is utilized in rapid prototyping machines for the confection of moulds and pieces. After about 250 hours of utilization, the material loses it original characteristics and it is discarded. The discard of used polyamide has been done by saving the material in gallons until another way be elaborated. The study of pyrolysis of polyamide-12 shown the material conversion into gas and liquid product, without production of solid waste after the process. The gas has considerable concentrations of H2 and N2. It was demonstrated that low fluidized gas speed and high temperatures increases the gas formation, however, the fixed bed height did not have several influence in the results. This study confirms the applicability of PA-12 recycling by pyrolysis processes, generating synthesis gas. Key Words: Polyamide-12, pyrolysis, recycling, polymers pyrolysis / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T01:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_PauloHenriquedaSilvaLeite_M.pdf: 3567481 bytes, checksum: e65ba429faa53dd840da6f11f7155c0e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O trabalho descreve a obtenção de nanocompósitos de polietileno de baixa densidade, poliamida 6, polietileno enxertado com anidrido maleico e montmorilonita organofilicamente modificada com o objetivo de estudar o efeito de compatibilização da argila organofílica nas blendas de polietileno e poliamida. Os compostos foram preparados pelo método de intercalação do fundido em extrusora dupla-rosca e os corpos de prova, obtidos por injeção, foram caracterizados por análise térmica dinâmico-mecânica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica e teste mecânicos de resistência a tração e ao impacto. As análises térmicas revelaram uma ligeira queda da estabilidade térmica associada ao efeito de degradação do modificador encontrado na argila; o aparecimento de um novo pico de fusão nas curvas de DSC dos nanocompósitos foi associado à formação de uma nova fase cristalina na poliamida 6, causado pela presença da argila. As análises morfológicas revelaram uma adequada homogeneidade nos nanocompósitos e uma redução dos tamanhos dos domínios das duas fases da blenda, de forma que nenhum aglomerado foi observado, o que mostra que houve uma boa dispersão da argila na matriz. As análises estruturais confirmaram esta boa dispersão através da microscopia eletrônica de transmissão (MET) e da difração de raios-X (DRX), que revelaram que a argila teve suas camadas parcialmente intercaladas e/ou esfoliadas em todos os nanocompósitos estudados, e que esta estrutura encontrada proporcionou uma melhora significativa nas propriedades mecânicas dos compostos / Abstract: This work describes the behavior of nanocomposites of polyamide 6 (PA6), low density polyethylene (LDPE) and an organophilic montmorillonite. The compatibilization effect of the orgalophilic clay was studied with and without the presence of a maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The nanocomposites were prepared by melt intercalation on a twin screw extruder. The samples were prepared by injection molding, and characterized using scanning electron microscopy (SEM), wide-angle X-diffraction (WAXD), dynamic mechanical analysis (DMA), transmission electron microscopy (TEM) and differential scanning calorimeter (DSC). Mechanical properties as tensile strength and impact strength were also evaluated. The thermal analysis showed a slight decrease in thermal stability that was associated with the effect of degradation of the modifier of the clay; the emergence a new melting peak for the Polyamide 6 associated to a new crystalline phase due the clay nucleation effect. The morphologic analysis showed two phases for all systems but a reduction on the particle dimension due the presence of the clay, with low differences by the use of the compatibilizer. Structural analysis confirmed by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD), which had its clay layers extensive exfoliated, with some small degree of intercalation nanocomposites at all, and that this structure has provided a significant improvement in mechanical properties of compounds / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T04:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Funai_VanessaIto_M.pdf: 4102237 bytes, checksum: 8d66e62cfd559c01f7fb467868147813 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho apresenta o equacionamento e simulação do processo de polimerização hidrolítica de nylon-6 em um processo semi-batelada a partir do monômero ?-caprolactama e utilizando um terminador de cadeia ácido monofuncional, no caso, o ácido acético. O modelo cinético considerado levou em conta 6 reações, sendo 3 principais, duas reações secundárias que consideram a formação de dímero cíclico no processo e uma de terminação de cadeia. Foram desenvolvidas equações de taxas de reação globais e por componente, balanço de massa das fases líquida e vapor, balanço de energia para o reator e para a jaqueta de resfriamento, transferência de massa e equilíbrio químico. A modelagem matemática levou em conta as duas abordagens mais freqüentemente encontradas na literatura para a polimerização do nylon-6: uma utiliza o método dos momentos para representação da distribuição de peso molecular, enquanto a outra considera as moléculas de polímero como múltiplos grupos funcionais, sendo a modelagem em função desses grupos. Optou-se pelo modelo de contribuição de grupos para a simulação, realizada no simulador de processos Aspen Polymer Plus® e validada a partir de dados experimentais. Por meio de simulação e planejamento experimental, investigou-se a influência da proporção de reagentes na alimentação e das condições operacionais (perfis de pressão e temperatura) com relação à conversão e massa molar média numérica. Essa avaliação é de grande interesse, uma vez que tais condições são necessárias para realizar as diversas etapas da polimerização e possuem significante impacto nas características do produto e, portanto, em suas aplicações. Também foram analisados perfis dinâmicos de diversas variáveis do processo, tais como composição do reator e da saída de vapor, massa molar média, grau de polimerização médio. As simulações a partir do modelo matemático validado mostraram-se importantes por permitir realizar com maior agilidade estudos relacionados ao processo, uma vez que experimentos na planta são demorados e dispendiosos. Os resultados permitiram uma melhor compreensão do processo, o qual é considerado complexo, e podem ser aplicados na otimização do desempenho do reator experimental / Abstract: This work presents the equating and the simulation of the hydrolytic polymerization process of nylon-6 in a lab-scale semi-batch reactor, using ?-caprolactam as monomer and acetic acid as monofunctional acid chain terminator. The kinetic scheme comprises 6 reactions: 3 main reactions, 2 side reactions associated with the cyclic dimer formation and one monofunctional acid termination. Equations for global reaction rates, reaction rates for species, mass balance for liquid and gas phases, energy balance for the reactor and the cooling system, mass transfer model and phase equilibrium model were developed. The mathematical model took into account the two approaches most frequently found in the literature for the nylon-6polymerization. The former uses the method of moments to represent the molecular weight distribution, while the latter considers the polymer molecules as multiple functional groups and the modeling is expressed in terms of these groups. The approach by group contribution was chosen for implementation in Aspen Polymer Plus® process simulator and the validation was performed with experimental data. The influence of the of the effects of the process variables and feed conditions on the e- caprolactam conversion (XCL) and nylon-6 number average molecular weight (MWN) were investigated by using of simulation and experimental design. This evaluation is quite interesting since such profiles are necessary to carry out the several polymerization steps and have a significant impact on product characteristics and therefore in its applications. Have also been studied the dynamic profiles of some process variables, like reactor and vapor composition, average molecular weight and polymerization degree. Since experimental runs are time consuming and expensive, simulations from the validated model showed to be very important, for allowing studies with more agility. The results allowed a better comprehension of the process, which is considered complex, and can be applied for optimization of the performance of the experimental reactor / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Wander José da Silva, Altair Antoninha Del Bel Cury / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-27T04:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Panza_LeonardoHenriqueVadenal_D.pdf: 39498694 bytes, checksum: bcb5576864f239980a74f85ecab13ee6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de PPRs continua como uma alternativa viável e eficiente na prática da reabilitação oral, no entanto a necessidade do uso de uma estrutura metálica, pode muitas vezes causar um comprometimento estético. O uso de materiais alternativos flexíveis para a substituição destes grampos ou de outras partes da PPR tem sido bastante divulgado, porém ainda existem controvérsias sobre as propriedades físicas e mecânicas dos mesmos. O objetivo deste trabalho foi comparar 2 materiais utilizados na confecção de PPRs nos quesitos sorpção de água, solubilidade em água e transmissão de forças ao rebordo na extensão distal da peça. Para análise de sorpção e solubilidade foram confeccionados discos em polimetilmetacrilato (PMMA) e poliamida (POL), seguindo as especificações da ISO 1567. Para análise da transmissão de forças ao rebordo foram confeccionados modelos classe I de Kennedy em resina fotoelástica e 3 diferentes tipos de PPR: tradicional com estrutura metálica e base em PMMA (controle), PPR conjugada feita com estrutura metálica e poliamida e uma PPR confeccionada totalmente em poliamida. Os conjuntos modelo-PPR foram submetidos à cargas de 0,5 e 1,0 KgF na extensão distal e as imagens de franjas formadas nos modelos foram capturadas de forma padronizada. O teste de Kruskal-Wallis foi utiilizado para analisar os dados, que mostraram não haver diferenças significantes entre os materiais para sorpção de água (p=0.6682) e solubilidade (p=0.4095). A análise fotoelástica mostrou uma transmissão de forças mais intensa pela extensão distal da PPR nos grupos de PPRs feitas em poliamida, quando comparadas ao grupo controle, especialmente no grupo da PPR sem metal. Com as limitações deste estudo foi possível concluir que o comportamento do PMMA e da poliamida foi similar para sorpção e solubilidade em água e que a transmissão de forças ao rebordo em próteses confeccionadas em poliamida sem metal contraindicam o seu uso / Abstract: The use of removable partial denture (RPD) still remains as a viable alternative to an efficient oral rehabilitation. However, due the metal framework lack of esthetic, it has been suggested the use of flexible materials as substitutes to the metal clasps, even thought this material maintains controversial regarding its dimensional properties. In this manuscript, our group compared two materials used in the fabrication of RPD regarding its water sorption and solubility and load transmission by distal extension. For this, poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polyamide (POL) discs (n=7) were used to manufacture specimens that were evaluated regarding its water sorption and solubility. For load transmission by distal extension, Kennedy Class I mandibular models were made with photo elastic resin and 3 different RPD were tested: traditional RPD with metal framework and PMMA flange (Control); RPD with metal framework and clasps and flange in POL (POL-Metal); and RPD totally manufactured in POL (TOT-POL). Load of 0.5 and 1.0 kgF were applied to distal extension and the image of the load transmission in the photo-elastic model was captured. Kruskal-Wallis test were used for data analysis. Results showed no statistical difference between both materials regarding water sorption (p=0.6682) and solubility (p=0.4095). Photo-elastic analyses showed higher load transmission by distal extension by both POL group when compared to control group. Within the limitations of this study, it can be concluded that although POL had similar behavior to PMMA regarding water sorption and solubility, the load transmission by distal extension in RPD manufactured with POL shows the worst results, but clinical studies should de done with this material to indicates its use / Doutorado / Protese Dental / Doutor em Clínica Odontológica

Neste trabalho encontra-se apresentada a produção de compósitos termoplásticos pela impregnação de fibras de carbono contínuas com poliamida 6/6, utilizando o processo de polimerização interfacial. Para isto, foi projetado e construído um sistema de polimerização interfacial, no qual foram utilizados como monômeros para a síntese da poliamida 6/6, o cloreto de adipoíla e o hexametilenodiamina. Após a impregnação dos cabos de fibras com a poliamida recém sintetizada foi produzido um tecido e este foi laminado e submetido ao processo de moldagem por compressão a quente, na obtenção dos laminados termoplásticos. As propriedades físicas, mecânicas, reológicas e térmicas, bem como as características microestruturais destes compósitos foram correlacionadas. A síntese da poliamida 6/6 via polimerização interfacial foi realizada com sucesso, apresentando as mesmas características da poliamida comercial (fornecida pela Rhodia) e o controle da espessura do recobrimento da poliamida 6/6 sobre a superfície da fibra de carbono também apresentou resultados satisfatórios. Os resultados mostraram que o processo de polimerização interfacial associado ao processo de moldagem por compressão a quente é viável para a obtenção de compósitos com um volume do reforço em torno de 60%, atendendo requisitos aeronáuticos. Os compósitos obtidos via polimerização interfacial apresentaram um comportamento mecânico similar, e em alguns casos, superior aos compósitos obtidos via moldagem por compressão a quente a partir da poliamida comercial.

Mangotes de transferência têm sido utilizados em grande quantidade em operações de descarga de óleo, principalmente em águas profundas, onde existem cargas estáticas e cíclicas variáveis devido ao ambiente de trabalho. Apesar da grande demanda dessas estruturas, seu comportamento é pouco conhecido e discutido na literatura devido a sua complexidade. Além disso, os materiais utilizados nesse equipamento podem ocasionar um elevado número de falhas, sendo muitas vezes superestimados, deixando o mangote com peso excessivo. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma metodologia de análise de materiais poliméricos avançados, especificamente fibras de poliaramida e materiais compósitos à base de fibra de carbono, em substituição a materiais tradicionais, utilizando modelos numéricos capazes de prever o comportamento da pressão de ruptura das carcaças e resistência a compressão radial do mangote, além da avaliação em fadiga dos cordonéis à base de poliaramida dessas novas estruturas. Modelos em meso-escala foram desenvolvidos utilizando conceitos de hiperelasticidade e de critérios de falha de materiais compósitos para previsão das tensões e deformações locais em regiões críticas do mangote. Análises numéricas foram realizadas via elementos finitos com o software comercial para auxiliar a elaboração dos modelos e a realização dos cálculos numéricos. Foram realizados ensaios experimentais para validação desses modelos numéricos, bem como para a previsão do comportamento estático e em fadiga dos materiais envolvidos. Foram desenvolvidos dois modelos. Em um modelo foi aplicado pressão interna no mangote para previsão de ruptura das carcaças no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho dos novos reforços de poliaramida. No outro modelo foi aplicada uma carga radial na seção central do mangote para prever a resistência ao esmagamento, no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho do componente de sustentação em material compósito de fibra de carbono. Os resultados dos modelos numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais em grande parte das análises. Também se observou que os novos materiais apresentam um grande potencial de substituição dos materiais tradicionais, bem como um excelente comportamento frente a carregamentos estáticos e dinâmicos envolvidos na aplicação, sendo verificada diminuição significativa de peso e aumento do desempenho. / Offloading hoses have been extensively used at offloading oil operations, especially in deep water, where there are variable static and cyclic loads due to the working environment. Despite the great demand for these structures, their behavior is little known and discussed in the literature due to the complexity. In addition, the materials used in this equipment may lead to a high number of failures, being often overestimated, leading to excessive weight. This work aims to develop a methodology for analysis of advanced polymeric materials, specifically polyaramide fibers and carbon fiber composite materials, in the substitution of traditional materials, using numerical models able to predict the static behavior of the burst pressure of the carcasses and radial compression strength of the hose. In addition, fatigue tests were performed to evaluate the polyaramide cords of these new structures. Meso-scale models were developed using advanced hyperplastic and composite failure criteria concepts to predict local stresses and strains in critical regions of the hose. Numerical analyses were performed using finite elements with commercial software to aid the development of models and to carry out numerical calculations. Several experimental tests were performed to validate numerical models, as well as to forecast the static and fatigue behavior of the materials used. Two models were developed. A model is used to predict the burst pressure of the hose in order to evaluate the performance of the new polyaramide reinforcements cords. In the other model, a radial load was applied in the central section of the hose to predict the crushing strength, in which it has the aim of evaluating the performance of the load-bearing component made with carbon fiber composite material. The results of the computer models showed good agreement with the experimental results in most analyses. It was also found that the studied materials offered considerable potential for the substitution of traditional materials, as well as an excellent behavior under static and dynamic loads related to this application, with a significant weight reduction and increased performance of the new configurations over traditional hoses.

Mangotes de transferência têm sido utilizados em grande quantidade em operações de descarga de óleo, principalmente em águas profundas, onde existem cargas estáticas e cíclicas variáveis devido ao ambiente de trabalho. Apesar da grande demanda dessas estruturas, seu comportamento é pouco conhecido e discutido na literatura devido a sua complexidade. Além disso, os materiais utilizados nesse equipamento podem ocasionar um elevado número de falhas, sendo muitas vezes superestimados, deixando o mangote com peso excessivo. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma metodologia de análise de materiais poliméricos avançados, especificamente fibras de poliaramida e materiais compósitos à base de fibra de carbono, em substituição a materiais tradicionais, utilizando modelos numéricos capazes de prever o comportamento da pressão de ruptura das carcaças e resistência a compressão radial do mangote, além da avaliação em fadiga dos cordonéis à base de poliaramida dessas novas estruturas. Modelos em meso-escala foram desenvolvidos utilizando conceitos de hiperelasticidade e de critérios de falha de materiais compósitos para previsão das tensões e deformações locais em regiões críticas do mangote. Análises numéricas foram realizadas via elementos finitos com o software comercial para auxiliar a elaboração dos modelos e a realização dos cálculos numéricos. Foram realizados ensaios experimentais para validação desses modelos numéricos, bem como para a previsão do comportamento estático e em fadiga dos materiais envolvidos. Foram desenvolvidos dois modelos. Em um modelo foi aplicado pressão interna no mangote para previsão de ruptura das carcaças no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho dos novos reforços de poliaramida. No outro modelo foi aplicada uma carga radial na seção central do mangote para prever a resistência ao esmagamento, no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho do componente de sustentação em material compósito de fibra de carbono. Os resultados dos modelos numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais em grande parte das análises. Também se observou que os novos materiais apresentam um grande potencial de substituição dos materiais tradicionais, bem como um excelente comportamento frente a carregamentos estáticos e dinâmicos envolvidos na aplicação, sendo verificada diminuição significativa de peso e aumento do desempenho. / Offloading hoses have been extensively used at offloading oil operations, especially in deep water, where there are variable static and cyclic loads due to the working environment. Despite the great demand for these structures, their behavior is little known and discussed in the literature due to the complexity. In addition, the materials used in this equipment may lead to a high number of failures, being often overestimated, leading to excessive weight. This work aims to develop a methodology for analysis of advanced polymeric materials, specifically polyaramide fibers and carbon fiber composite materials, in the substitution of traditional materials, using numerical models able to predict the static behavior of the burst pressure of the carcasses and radial compression strength of the hose. In addition, fatigue tests were performed to evaluate the polyaramide cords of these new structures. Meso-scale models were developed using advanced hyperplastic and composite failure criteria concepts to predict local stresses and strains in critical regions of the hose. Numerical analyses were performed using finite elements with commercial software to aid the development of models and to carry out numerical calculations. Several experimental tests were performed to validate numerical models, as well as to forecast the static and fatigue behavior of the materials used. Two models were developed. A model is used to predict the burst pressure of the hose in order to evaluate the performance of the new polyaramide reinforcements cords. In the other model, a radial load was applied in the central section of the hose to predict the crushing strength, in which it has the aim of evaluating the performance of the load-bearing component made with carbon fiber composite material. The results of the computer models showed good agreement with the experimental results in most analyses. It was also found that the studied materials offered considerable potential for the substitution of traditional materials, as well as an excellent behavior under static and dynamic loads related to this application, with a significant weight reduction and increased performance of the new configurations over traditional hoses.

Mangotes de transferência têm sido utilizados em grande quantidade em operações de descarga de óleo, principalmente em águas profundas, onde existem cargas estáticas e cíclicas variáveis devido ao ambiente de trabalho. Apesar da grande demanda dessas estruturas, seu comportamento é pouco conhecido e discutido na literatura devido a sua complexidade. Além disso, os materiais utilizados nesse equipamento podem ocasionar um elevado número de falhas, sendo muitas vezes superestimados, deixando o mangote com peso excessivo. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de uma metodologia de análise de materiais poliméricos avançados, especificamente fibras de poliaramida e materiais compósitos à base de fibra de carbono, em substituição a materiais tradicionais, utilizando modelos numéricos capazes de prever o comportamento da pressão de ruptura das carcaças e resistência a compressão radial do mangote, além da avaliação em fadiga dos cordonéis à base de poliaramida dessas novas estruturas. Modelos em meso-escala foram desenvolvidos utilizando conceitos de hiperelasticidade e de critérios de falha de materiais compósitos para previsão das tensões e deformações locais em regiões críticas do mangote. Análises numéricas foram realizadas via elementos finitos com o software comercial para auxiliar a elaboração dos modelos e a realização dos cálculos numéricos. Foram realizados ensaios experimentais para validação desses modelos numéricos, bem como para a previsão do comportamento estático e em fadiga dos materiais envolvidos. Foram desenvolvidos dois modelos. Em um modelo foi aplicado pressão interna no mangote para previsão de ruptura das carcaças no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho dos novos reforços de poliaramida. No outro modelo foi aplicada uma carga radial na seção central do mangote para prever a resistência ao esmagamento, no qual tem o objetivo de avaliar o desempenho do componente de sustentação em material compósito de fibra de carbono. Os resultados dos modelos numéricos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais em grande parte das análises. Também se observou que os novos materiais apresentam um grande potencial de substituição dos materiais tradicionais, bem como um excelente comportamento frente a carregamentos estáticos e dinâmicos envolvidos na aplicação, sendo verificada diminuição significativa de peso e aumento do desempenho. / Offloading hoses have been extensively used at offloading oil operations, especially in deep water, where there are variable static and cyclic loads due to the working environment. Despite the great demand for these structures, their behavior is little known and discussed in the literature due to the complexity. In addition, the materials used in this equipment may lead to a high number of failures, being often overestimated, leading to excessive weight. This work aims to develop a methodology for analysis of advanced polymeric materials, specifically polyaramide fibers and carbon fiber composite materials, in the substitution of traditional materials, using numerical models able to predict the static behavior of the burst pressure of the carcasses and radial compression strength of the hose. In addition, fatigue tests were performed to evaluate the polyaramide cords of these new structures. Meso-scale models were developed using advanced hyperplastic and composite failure criteria concepts to predict local stresses and strains in critical regions of the hose. Numerical analyses were performed using finite elements with commercial software to aid the development of models and to carry out numerical calculations. Several experimental tests were performed to validate numerical models, as well as to forecast the static and fatigue behavior of the materials used. Two models were developed. A model is used to predict the burst pressure of the hose in order to evaluate the performance of the new polyaramide reinforcements cords. In the other model, a radial load was applied in the central section of the hose to predict the crushing strength, in which it has the aim of evaluating the performance of the load-bearing component made with carbon fiber composite material. The results of the computer models showed good agreement with the experimental results in most analyses. It was also found that the studied materials offered considerable potential for the substitution of traditional materials, as well as an excellent behavior under static and dynamic loads related to this application, with a significant weight reduction and increased performance of the new configurations over traditional hoses.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Marcelo de Carvalho Reis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T05:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oriqui_LucianaRodrigues_M.pdf: 1248522 bytes, checksum: 5cb4d17ea1196bf1293a0e83f323995b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A metodologia Desdobramento da Função Qualidade, QFD é uma importante ferramenta na gestão de desenvolvimento de novos produtos. Seu maior mérito é o de disseminar, sistematicamente, os desejos e necessidades dos clientes para dentro das empresas e laboratórios de pesquisa e desenvolvimento, reduzindo o tempo de projetos e re-projetos de produtos, com conseqüente redução de custos e aumento da qualidade do produto final. Como os laboratórios de pesquisa universitários atendem diversas empresas, que os procuram para o desenvolvimento de novos produtos e tecnologias, entender exatamente o que o cliente espera de seus serviços, é essencial para o planejamento do trabalho e otimização de tempo e recursos. Esta dissertação trata da aplicação da metodologia QFD em um laboratório de pesquisas, como ferramenta de suporte no desenvolvimento de uma resina termoplástica, nylon 12, para processos de prototipagem rápida. Os objetivos gerais são adequar o desenvolvimento da poliamida 12 à qualidade exigida pelo cliente do laboratório, explicitar conhecimentos e antecipar-se às possíveis dificuldades técnicas para obtenção do produto final com as características previamente estabelecidas / Abstract: The Quality Function Deployment methodology, QFD, is an important tool for the developing management of new products. Its largest merit is to disseminate, in a systematic way, the customers' desire and needs in the companies and also to research / development laboratories. This procedure will reduce the time of products' projects and re-projects, with consequent reduction of costs and increase of final product quality. As the research laboratories in the universities support several organizations which use them for new products development and technologies, the exact understanding concerning to what the customer expects from their services, is essential for the work planning and optimization of time and resources. This dissertation concerns to QFD methodology application in a research laboratory, as a support tool in the plastic resin development, nylon 12, for rapid prototyping processes. The general objectives are to adapt the polyamide 12 development according to the customer laboratory requirements in terms of quality, to make the knowledge clear and to anticipate possible technical difficulties for obtaining the final product with the previously established characteristics. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química